Микроволновая технология извлечения жира из жиросодержащего сырья Российский патент 2017 года по МПК C11B1/12 C11B13/00 

Предлагаемое изобретение относится к мясоперерабатывающей отрасли, может быть использовано при вытопке жира из жиросодержащего сырья.

С учетом объема свиней на убой в живом весе в одном мясокомбинате средней мощности (2120 т/год) и КРС (795 т/год) общий объем жиросодержащего сырья, подлежащего переработке, составляет 320…350 т/год.

Процесс вытопки жира из жиросодержащего сырья энергоемкий, связан с потреблением большого количества электроэнергии, пара и воды [1, 2]. Исключить эти недостатки в полной мере на базе традиционных способов обработки сырья затруднительно, поэтому необходим поиск новых эффективных методов извлечения жира из жиросодержащего сырья.

Основываясь на существующих электрофизических способах, в том числе на микроволновой технологии, и технических средствах для термообработки сырья различной структуры [3], предлагается осуществить технологический процесс извлечения жира из жиросодержащего сырья с одновременным обеззараживанием продукта в непрерывном режиме комплексным воздействием электромагнитных полей сверхвысокой и килогерцевой частоты, обеспечивая эффективную напряженность электрического поля.

Известные, например, установки серии «Муссон», микроволновая установка «Арабис», «Ламинария» обеспечивают микроволновый нагрев сырья в контейнерах в циклическом режиме, причем воздействие происходит при низкой напряженности электрического поля, из-за чего не происходит полное обеззараживание продукта, а эксплуатационные расходы на технологический процесс достаточно высокие.

Целью работы является разработка микроволновой технологии извлечения жира из жиросодержащего сырья в непрерывном режиме воздействием электромагнитных излучений разных длин волн, обеспечивающим улучшение качества продукта с наименьшими эксплуатационными затратами.

Разработан новый подход к обеспечению непрерывного режима комплексного воздействия электромагнитных излучений разных длин волн на жиросодержащее сырье при максимальной добротности объемного резонатора, высокой напряженности электрического поля и в озонированном воздухе.

Теория построена на использовании известных положений диэлектрического нагрева, элементов теории электродинамических систем сверхвысокочастотных установок и распространения электромагнитных волн разных длин волн в объемных резонаторах.

Указанный технологический результат достигается тем, что микроволновая технология извлечения жира из жиросодержащего сырья, предназначенная для снижения бактериальной обсемененности продукта и улучшения органолептических показателей жира и шквары, предусматривает комплексное воздействие электромагнитных излучений сверхвысокой частоты (2450 МГц) удельной мощностью 1,6…16 Вт/г и килогерцевой частоты (22…110 кГц) в перфорированных сферических резонаторах объемом до 5 литров, пристыкованных к параллельно расположенным дискам,

причем в промежутке между дисками, равном половине длины волны, обеспечен коронный разряд и озонирование с помощью электрогазоразрядных ламп от генераторов килогерцевой частоты мощностью 75…225 Вт,

при этом измельченное жиросодержащее сырье размером 2…10 мм подвергается комплексному воздействию электромагнитных излучений 200…300 с при напряженности электрического поля 2…5 кВ/см до температуры 80…140°С.

На фиг. 1 приведено пространственное изображение установки для реализации микроволновой технологии извлечения жира из жиросодержащего сырья:

1 – экранирующий корпус; 2 – сверхвысокочастотные генераторы; 3, 4 – сферические перфорированные резонаторы; 5 – параллельно расположенные диски; 6 – диссектор; 7 – накопительная емкость; 8 – смотровое окно; 9, 10, 11, 12 – узлы волчка; 13 – электрогазоразрядная лампа, подключенная к генератору килогерцевой частоты.

На фиг. 2 приведена операционно-технологическая схема извлечения жира из жиросодержащего сырья комплексным воздействием электромагнитных излучений разных длин волн (мегагерцевая и килогерцевая частоты).

На фиг. 3 приведена динамика эндогенного нагрева свиного сала при частоте 2450 МГц и разных удельных мощностях: 1) 16 Вт/г; 2) 8 Вт/г; 3) 5 Вт/г.

На фиг. 4 приведены динамика нагрева разного жиросодержащего сырья в электромагнитном поле сверхвысокой частоты, картина распределения теплового потока по поверхности продукта и органолептические показатели вытопленного жира опытного (наружная диаграмма) и контрольного (внутренняя диаграмма) образцов.

Технологический процесс извлечения жира из жиросодержащего сырья комплексным воздействием электромагнитных полей сверхвысокой и килогерцевой частоты осуществляется следующим образом (фиг. 1).

Жиросодержащее сырье (свиной жир, мездра, внутренний жир и т.п.) с помощью волчка измельчается (фиг. 1, 2). Измельченная жировая масса поступает в пространство между двумя дисками, расстояние межу ними равно половине длины волны. Диссектор обеспечивает центробежное поле в междисковом пространстве, и жировая масса попадает в сферические перфорированные резонаторы. Под воздействием электромагнитного поля сверхвысокой частоты происходит плавление жира, а шквара разрушается до мелких частиц, и жиромасса проходит через отверстия перфорации сфер. Поток излучения через перфорацию в сферах будет замыкаться в вытопленном жире. В междисковом пространстве жировая масса подвергается озонированию за счет коронирования электрогазоразрядных ламп мощностью 75…225 Вт и частично обеззараживается. За счет высокой напряженности электрического поля 2…5 кВ/см жиромасса полностью обеззараживается. Расплавленная жировая масса поступает в накопительную емкость и насосом перекачивается через сливной патрубок.

На основе исследований динамики нагрева сырья (фиг. 3), микробиологических показателей и в результате апробации микроволновой технологии извлечения жира из жиросодержащего сырья в производственных условиях выявлено, что энергетические затраты составляют 0,09…0,112 кВт⋅ч/кг. Качество продукта улучшается на 6…9 баллов (фиг. 4), а общее микробное число в продукте снижается на два порядка.

Обеззараживание и термообработка жиросодержащего сырья происходят при напряженности электрического поля от 2 до 5 кВ/см в сферической резонаторной камере объемом 0,5…5 л. Сферический резонатор имеет высокую собственную добротность (8000) при отсутствии потерь на излучение, малой величине потерь в стенках камеры.

Технические характеристики установки, позволяющей реализовать микроволновую технологию извлечения жира из жиросодержащего сырья, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Наименование Параметры Производительность, кг/ч 35…40 Мощность измельчающего механизма, кВт 0,25 Конечная температура продукта, °С 90…130 Удельная мощность СВЧ-генератора, Вт/г 1,6…2,7 Потребляемая мощность трех СВЧ-генераторов, кВт 3,6 Мощность привода лопастного питателя, кВт 0,1 Мощность трех генераторов килогерцевой частоты, кВт 0,225 Мощность установки, кВт 3,925 Удельные энергетические затраты на термообработку сырья, кВт⋅ч/кг 0,09…0,112

Источники информации

1. Ивашов В.И. Технологическое оборудование предприятий мясной промышленности. Ч.1. Оборудование для убоя и первичной обработки. – М.: Колос, 2001.

2. Бредихин С.А. Технологическое оборудование мясокомбинатов. – М.: Колос, 2000.

3. Патент № 2600697 РФ. Сверхвысокочастотная установка для плавления жира. / И.М. Селиванов, М.В. Белова, А.А. Белов, И.Г. Ершова, Г.В. Новикова, О.В. Михайлова; заявитель и патентообладатель АНОВО «АТУ» (RU). – № 2015117451; заявл. 28.04.2015. Бюл.№30 от 03.10.2016.

Изобретение относится к мясоперерабатывающей отрасли, может быть использовано при вытопке жира из жиросодержащего сырья. Микроволновая технология извлечения жира из жиросодержащего сырья предусматривает комплексное воздействие электромагнитных излучений сверхвысокой частоты 2450 МГц удельной мощностью 1,6…16 Вт/г и килогерцевой частоты 22…110 кГц. Воздействие электромагнитного поля сверхвысокой частоты происходит в перфорированных сферических резонаторах объемом до 5 л, пристыкованных к параллельно расположенным дискам. Причем в промежутке между дисками, равном половине длины волны, обеспечен коронный разряд и озонирование с помощью электрогазоразрядных ламп от генераторов килогерцевой частоты мощностью 75…225 Вт. Измельченное жиросодержащее сырье размером 2…10 мм подвергается комплексному воздействию электромагнитных излучений продолжительностью 200…300 с при напряженности электрического поля 2…5 кВ/см до температуры 80…140°С. Обеспечивается снижение бактериальной обсемененности продукта и улучшение органолептических показателей жира и шквары. 4 ил., 1 табл.

Микроволновая технология извлечения жира из жиросодержащего сырья, предназначенная для снижения бактериальной обсемененности продукта и улучшения органолептических показателей жира и шквары, характеризующаяся тем, что осуществляют комплексное воздействие электромагнитных излучений сверхвысокой частоты 2450 МГц удельной мощностью 1,6…16 Вт/г и килогерцевой частоты 22…110 кГц в перфорированных сферических резонаторах объемом до 5 л, пристыкованных к параллельно расположенным дискам,

причем в промежутке между дисками, равном половине длины волны, обеспечивают коронный разряд и озонирование с помощью электрогазоразрядных ламп от генераторов килогерцевой частоты мощностью 75…225 Вт,

при этом измельченное жиросодержащее сырье размером 2…10 мм подвергают комплексному воздействию электромагнитных излучений 200…300 с при напряженности электрического поля 2…5 кВ/см до температуры 80…140°С.